为什么我们需要关心物理AI? 谈自动驾驶、数字孪生与仿真训练

你走在一座喧嚣的城市的行人道上疯狂司机们驾驶的车辆塞满了街道。你尝试去过马路但早高峰的司机们似乎毫不顾及你的安全。你只能小心翼翼地前行等所有车都走干净才敢通过因为你无法确定这些车会不会撞到你。这正是我们开始探索物理AI的时代它的出现可能为道路带来前所未有的安全与优化的时代。十年前关于自动驾驶曾流传着一个神话司机可以在驾驶座上坐着甚至睡觉。如今这个梦想已不再遥远。在硅谷、深圳等科技前沿地区自动驾驶汽车已经投入使用并作为出租车运营。尽管仍存在天气、极端路况适应性等局限但自动驾驶的神话正在变为现实。在深入探讨这一切是如何实现之前我们需要先了解技术发展至今的演进历程。2014年国际汽车工程师学会SAE制定了自动驾驶汽车的标准——也就是我们今天熟知的J3016驾驶自动化分级标准定义了自动驾驶的五个等级。传统汽车即完全由人控制的汽车被定为标准中的0级。这一标准的出台恰逢其时大约在2011年梅赛德斯、宝马等公司推出的车道保持辅助系统突然将自动化技术带入汽车行业。2014年特斯拉推出Autopilot功能彻底改变了我们对驾驶的认知。这些技术的进步分别对应了不同技术等级。该标准将自动驾驶技术概括为6个等级包含0级0级此等级下人类驾驶员完全负责驾驶的所有方面包括转向、制动和加速。1级驾驶员辅助系统仅为转向或速度控制之一提供支持但不会同时提供两者。常见的例子是自适应巡航控制保持与前车的安全距离或车道保持辅助帮助车辆居中。驾驶员仍然在驾驶必须始终手握方向盘、目视道路。2级部分自动化目前大多数先进量产车处于这一等级。车辆可以同时控制转向和加减速如特斯拉Autopilot或通用Super Cruise。尽管车辆在物理上操控行驶但法律上人类仍然是驾驶员必须持续监督系统随时准备在传感器错过障碍物或车道标线消失时接管车辆。3级有条件自动化这是一个重大的技术转变车辆在特定条件下如高速公路低速堵车正式成为“驾驶员”。在这些限定范围内人类可以视线离开道路或从事其他活动。但是当车辆因环境变化而请求接管时人类必须在几秒钟内恢复对车辆的控制。4级高度自动化车辆能够在无需任何人类干预的情况下完成所有驾驶功能但仅限于特定区域或特定天气条件下。这类车辆设计为能够自行处理故障例如传感器失效时它可以安全靠边停车。许多情况下这些车辆甚至不需要方向盘或踏板。5级完全自动化车辆可以在任何人类能够驾驶的地方行驶不受天气、道路类型限制从城市铺装道路到未测绘的碎石路。它完全不需要人类交互也没有地理限制。截至2026年5级自动驾驶仍处于研发阶段。图片来源SAE官网尽管大多数汽车仅具备L22级的简称技术但湾区的Waymo以及中国主要城市的无人驾驶出租车已实现L3技术并开始逐步落地L4技术。目前车企正与NVIDIA紧密合作。那这一切又是如何实现的我们如何训练车辆实现自动驾驶首先并不是所有训练都在现实世界中进行。尽管微调和实车训练是自动驾驶汽车开发中至关重要的最后步骤但整个流程始于虚拟环境通过构建车辆所在环境的地图来实现。为此车企与拥有AI孪生技术的公司密切合作例如NVIDIA的Omniverse或者英伟达的全球合作伙伴引领中国市场的五一视界51WORLD。通过构建城市的数字孪生版本最终控制自动驾驶功能的AI被置于数百万次真实世界场景的仿真之中。这一世界构建过程通过AES全要素场景完成它能够支持超大规模、高渲染精度的场景设置其中每一个物体不管是建筑物、井盖、还是树叶都是一个独立的数据点。仿真世界被编入了真实的物理定律和碰撞规则从而教会AI如果撞到附近任何物体或行人会产生什么后果。通过这一过程训练出的物理AI能够确保行驶过程中的绝对安全并具备应对复杂情况的实践能力。无论是NVIDIA的Omniverse和DRIVE Sim五一视界的SimOne 4.0及世界构建平台51Aes还是硅谷巨头Applied Intuition的Simian平台物理AI已经站在了成为下一代工业自动化巨头的门槛上。然而这并不意味着一切都可以被AI取代。即便L4或L5级自动驾驶汽车可以为你驾驶它也无法取代你驾车穿过金色乡村田野或与亲人一起公路旅行时体验到的乐趣它只是在你需要时例如在忙碌的早晨工作电话突然打进来为你提供可靠地将自动化任务委托出去的机会。我们创造技术的目标是改善我们的生活而物理AI也理应如此。这一点我们最好牢记于心。